Quantum Equilibration under Constraints and Transport Balance
对于耦合到逆温度$β$的热浴的开放量子系统，众所周知，在玻恩近似、马尔可夫近似和久期近似下，系统密度矩阵将接近具有浴逆温度$β$的热吉布斯态。我们将其推广到存在守恒量的系统（例如，总颗粒数），其中对于由逆温度$β$和化学势$μ$表征的浴，我们发现温度和化学势两者平衡。对于耦合到多个浴举行在不同的温度和不同的化学势，我们确定了一类系统，根据一个单一的假设平均值，但在一般的非热浴，这可能会被利用来产生所需的非热状态的平衡。在特殊情况下，定态可以再次由唯一的玻尔兹曼因子描述。通过几个例子说明了这些结果。
2011-01-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Unusual equilibration of a particle in a potential with a thermal wall
我们考虑一个长度为$L$的一维盒子中的粒子，盒子的一端是麦克斯韦池，另一端是反射壁。使用更新的方法，以及直接求解的主方程，我们表明，该系统表现出缓慢的幂律松弛与对数校正对最终的平衡态。我们扩展的更新方法的形式$U(x) \propto x^α$，$x>0$，在那里我们发现，放松是$\sim t^{-(α+2)/(α-2)}$的$α>2$的一类限制势，与对数校正时，$(α+2)/(α-2)$是一个整数。对于$α<2$，弛豫是指数的。有趣的是，对于$α=2$（调和势），定域浴不能平衡粒子。
2017-07-04 cond-mat.stat-mech
Nonlinearity accelerates the thermalization of the quartic FPUT model with stochastic baths
研究了强耦合四次Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou（FPUT）模型在链端加入Langevin浴的平衡过程.通过大量的数值模拟的系统的时间演化进行了研究，并显示出符合预期的结果从平衡统计力学在时间渐近极限。在增加非线性耦合时，能谱的热化显示出有利于小尺度高频模式的增加的不对称性，其比大尺度低频模式松弛得更快。的全球平衡时间被发现与系统的大小呈线性比例，并表现出幂律衰减的非线性和温度的强度。非线性相互作用增加了模间的能量分布，从而加速了热化过程。
2021-05-13 cond-mat.stat-mech
Equilibration of a dissipative quantum oscillator
一个明确的演示给出了一个谐振子在平衡接近平衡的相应的相互作用系统耦合到一个热浴组成的连续谐振子。
2006-05-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Engineered Swift Equilibration of a Brownian Gyrator
在随机热力学的背景下，最近提出了一种非平衡定态的极小模型：布朗回转器（BG）。它描述了随机过阻尼运动的粒子在二维谐波势，在经典的Ornstein-Uhlenbeck过程，但考虑同时存在两个独立的热浴。当两个浴具有不同的温度时，稳定的BG表现出旋转电流，这是非平衡动力学的明显特征。在这里，我们考虑一个随时间变化的潜力，我们应用逆向工程的方法来获得所需的协议，从一个初始的稳定状态切换到一个最终的稳定状态在有限的时间$τ$。该协议可以通过首先选择一个任意的准静态对应-很少的约束-然后添加一个有限时间的贡献，它只取决于所选择的准静态形式，其顺序为$1/τ$。我们还得到了一个条件的转换-在有限的时间-保存内能，有用的应用程序，如设计的微观热机。我们的研究将有限时间随机热力学扩展到连接非平衡稳态的变换。
2020-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Asymmetric temperature equilibration with heat flow from cold to hot in a quantum thermodynamic system
一个模型计算量子热力学网络的构建与两个可变的温度浴耦合的连接器系统，在连接器的耦合到两个浴的不对称性。在计算模拟中发现，在不同的熔池能量和温度下，熔池达到“热平衡“。从某种意义上说，热是从冷到热流动的。给出了最近定义的纯态“宇宙”的量子熵$S^Q_{univ}$在通过经典等温平衡点后继续增加，在非对称平衡点达到最大值的描述。因此，第二定律解释$ΔS^Q_{univ} \ge 0$适用于非对称量子过程。相比之下，冯诺伊曼熵描述不能支持熵定律，当两个温度相等时接近最大值，然后在通往不对称平衡的路上减少$ΔS^{vN} < 0$。
2021-09-15 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Quench of non-Markovian coherence in the deep sub-Ohmic spin-boson model: A unitary equilibration scheme
深亚欧姆自旋玻色子模型在低温下表现出长期的非马尔可夫相干性。为了抑制这种强相干性，将热效应统一地引入到模型的时间演化中，采用自适应含时密度矩阵重整化群算法结合正交多项式理论计算模型的时间演化.通过在玻色子浴中引入单一的加热算子，将浴加热，使得玻色子激发态的大部分被占据。发现在这种情况下，即使在非马尔可夫特征占主导地位的相干区，自旋的相干性也会迅速猝灭。利用这一发现，我们提出了一种新的方法来实现幺正平衡，本征态热化假设的基本条款，通过一个短时间的演变模型。
2014-09-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Swift heat transfer by fast-forward driving in open quantum systems
通常，时间依赖的热力学协议需要渐近缓慢地运行，以避免耗散损失。通过将反非绝热驱动和Floquet工程的想法应用于开放系统，我们开发了快速转发协议，用于快速热化本地耦合到光学声子浴的系统振荡器。这些协议控制系统频率和系统-浴耦合以诱导系统和浴之间的共振状态交换。我们应用快速前进的协议，以实现一个快速的近似奥托发动机工作在高功率附近的卡诺效率。我们的研究结果表明，快速冷却协议耦合多体系统的设计原则。
2019-02-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimal Control of Engineered Swift Equilibration of Nanomechanical Oscillators
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
本文提出在非平衡热力学中最优控制过渡的重新表述，通过将终端成本仅依赖于状态变量而非控制协议，区分最小耗散过渡与最小功驱动非平衡态的过渡，揭示最优控制的趋中性质。
2025-10-02 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Fast equilibrium switch of a micro mechanical oscillator
我们展示了一种精确的方法来控制与热浴接触的微机械振荡器的运动。实验在原子力显微镜（AFM）的悬臂梁针尖上进行。施加适当的时间依赖的外力，我们减少了两个数量级的内在平衡时间相比，达到平衡所需的时间。最后，我们分析了这样一个快速平衡的能量成本，通过测量与kBT精度的能量交换沿过程。
2016-06-08 cond-mat.stat-mech
Quantum mechanical evolution towards thermal equilibrium
一个系统达到热平衡的条件，以及如何从基本动力学定律中推导出这一点，从热力学和统计力学一开始就是一个主要问题。尽管取得了相当大的进展，但这仍然是一个悬而未决的问题。受这个问题的启发，我们讨论更一般的平衡问题。我们证明，几乎完全的一般性，达到平衡是量子系统的一个普遍性质：几乎任何子系统在与一个足够大的浴相互作用将达到一个平衡态，并保持接近它几乎所有的时间。我们还证明了几个一般性的结果有关的其他方面的热化除了平衡，例如，平衡态不依赖于详细的微观状态的浴。
2008-12-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Work extraction in an isolated quantum lattice system: Grand canonical and generalized Gibbs ensemble predictions
我们研究工作提取（定义为初始和最终的能量之间的差异）在非相互作用和（有效）弱相互作用孤立的费米量子晶格系统在一维，这经历了一系列的淬火和平衡。该系统分为两部分，我们确定为感兴趣的子系统和浴。我们提取的工作，淬火现场的潜力在子系统中，让整个系统平衡，并返回到初始参数的子系统中使用一个准静态的过程（浴是从来没有采取行动）。我们选择的初始状态是直接产品的子系统和浴的热状态，并考虑平衡的广义吉布斯系综（GGE，非相互作用的情况下）和吉布斯系综（GE，弱相互作用的情况下）。我们确定类淬火，在热力学极限，结果在GE和GGE熵淬火后，是相同的一个在初始状态（淬火，不产生熵）。这些淬火保证了在热化发生时最大的功提取。我们表明，同样的情况仍然存在的可积动力学，结果在平衡的GGE。
2017-07-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation-Dissipation Relation for a Quantum Brownian Oscillator in a Parametrically Squeezed Thermal Field
本文研究了量子布朗振子的非平衡演化，它模拟了谐振子或Unruh-DeWitt探测器的内部自由度，耦合到非平衡、非平稳的量子场，并探讨了在它接近平衡后是否存在涨落耗散关系.这是一个重要的问题，因为压缩浴场不能达到平衡，然而，正如这项工作所示，系统振荡器确实可以，这是FDR的必要条件。我们讨论了三种不同的设置：A）浴场本质上始终保持在压缩的热态，其压缩参数是模式和时间无关的常数。这种情况在量子光学和量子热力学中经常遇到。B）光场最初处于热态，但受到参量过程的影响，导致依赖于模式和时间的压缩。这种情况在宇宙学和动力学卡西米尔效应中得到了满足。在这两种过程中，熔池中的压缩都会影响振子的非平衡演化。我们发现，在晚些时候，它接近平衡，这保证了存在的FDR。压缩的特征由振子的有效平衡温度来表征，FDR中的因子只与巴斯噪声核的定态分量有关。设置C）更微妙：有限的系统-浴耦合强度可以使谐振子处于压缩态，即使浴场是平稳的，不参与任何参数过程。在这种情况下，系统的压缩一般是依赖于时间的，但当内部动力学完全放松时，压缩变得恒定。我们首先评论了涉及压缩热浴的广泛的物理过程，最后评论了FDR在捕捉非平衡系统中量子逆反应本质方面的意义。
2022-01-04 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
Cyclic quantum engines enhanced by strong bath coupling
该研究利用 HEOM 精确模拟量子 Otto 循环，揭示强但非超强的系统—热库耦合可兼顾效率与功率，从而提升循环量子热机性能。
2023-07-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-Markovian heavy-quark equilibration and equilibrium correlation function in a thermal medium
Indian Institute of Technology Goa（印度果阿理工学院）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
研究热介质中非马尔可夫重夸克平衡与关联函数，在朗之万框架内计算粲夸克流-流关联函数，用格林-久保公式提取扩散系数，扩展形式考虑记忆效应，比较不同方程解，发现记忆效应影响瞬态结构但不改变输运系数值。
2026-07-27 cond-mat.stat-mech hep-ph
Comment on ``Can Disorder Induce a Finite Thermal Conductivity in 1D Lattices?''
在最近的一份文件[物理。86，63（2001）]，Li等人已经报道了无序谐波链的非平衡导热稳态不是唯一的。在这篇评论中，我们指出，对于一大类随机热浴的唯一性的稳定状态可以证明，因此，李等人的研究结果可能是由于他们使用确定性热浴或在模拟中的平衡时间不足。我们给出一个简单的例子，其中的uniquness的稳定状态可以明确地证明。
2001-06-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
A scenario for the dynamics in the small intropy production limit
我们提出了一个小熵产生极限下的非平衡动力学的方案。我们讨论（i）不同的时间尺度的外观，（ii）修改的波动耗散定理及其关系到有效温度和部分平衡和（iii）Onsager互惠关系的有效性。我们区分这些性质的反应无穷小扰动。我们还记得，可以很容易地改变的时间依赖性的观测值通过施加一个无穷小的力，而时间重新参数化不变的功能保持不变，在相同的扰动。为了更好地理解这些性质，我们考虑了几个浴与不同的温度和时间尺度上的动力学的影响。这可以通过两种方式实现：数值上，通过使用特别开发的模拟多浴耦合的蒙特卡罗算法;分析上，通过计算与多浴接触的简单系统的时间依赖性概率密度。最后，我们认为这些特征与超对称性、慢动力学的重参数化不变性及其自发破缺有关。这种情况在任何微扰方案中都是一致的。这篇文章的简短版本出现在Physica A263，242（1999）中。
1999-11-05 cond-mat.stat-mech
Finite-time quantum equilibration from local correlations
University of Gdańsk（格但斯克大学）
该研究针对耦合最大混浴的量子子系统，建立了局域自关联与有限时间量子平衡误差的上下界关系，通过两类哈密顿模型验证了局域弛豫可与守恒律共存的结论。
2026-10-22 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el math-ph
Controlling transitions between nonequilibrium states through active bath engineering
University of Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Institut de Sciences et d’Ingénierie Supramoléculaires, University of Strasbourg（斯特拉斯堡大学超分子科学与工程研究所）；Laboratoire de Physique de l’ENS de Lyon, CNRS, ENS de Lyon（里昂高等师范学院物理实验室，法国国家科学研究中心）；Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg（斯特拉斯堡材料物理与化学研究所）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
该研究以噪声色为控制参数开发协议，通过实验实现主动非平衡稳态间的快速转变，同时揭示了有限时间转变的速度极限及优化方向。
2026-10-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Real-time broadening of bath-induced density profiles from closed-system correlation functions
本文研究局部耦合 Lindblad bath 的自旋链非平衡动力学，利用典型性与随机解缠证明在弱驱动下开放系统动力学可由闭系统关联函数构建，从而在有限时间建立 Lindblad 方法与线性响应理论的联系，并在 spin-1/2 XXZ 链中数值验证超扩散与扩散标度。
2023-08-04 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
A stochastic heat engine driven using a nonlinear protocol
本文提出一种受工程化快速平衡方法启发的非线性协议，用于驱动被动和主动环境中的斯特林热机，显著提升短时间尺度下的效率，并能在强活性条件下将热泵式运行转变为真正的热机。
2025-09-19 cond-mat.stat-mech
Filling an empty lattice by local injection of quantum particles
我们研究填充一个空的晶格大小$L$的量子动力学，通过连接它与一个平衡的热浴，注入非相互作用的玻色子或费米子。我们采用了四种不同的方法，即（i）直接精确数值，（ii）Redfield方程，（iii）林德布拉德方程，和（iv）量子Langevin方程-这是独特的方式来解决时间动力学和稳态。我们的设置提供了一个简单的平台，以了解动力学的基本方面和热化的方法。我们考虑的感兴趣的量是空间密度分布和晶格中玻色子/费米子的总数。空间扩散是弹道性质的，地方占领最终由于平衡而安定下来。局部密度的弹道扩散有一个普遍的标度形式。我们表明，这种普遍性，只有看到的条件时，细致平衡满足浴。玻色子和费米子的差别表现在早期的增长率和剖面的饱和值上。这里开发的技术适用于系统在任意尺寸和任意几何形状。
2022-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Competition between dynamic and thermal relaxation in non-equilibrium spin systems above the critical point
我们研究了一个简单的铁磁自旋系统的长时间行为和空间相关性，该系统的动力学由具有随时间变化的温度的热浴控制，其特征在于给定的外部弛豫时间τ。在d维球面模型的框架下得到了精确的结果。在顺磁相，长时间的动力学被证明是至关重要的依赖于τ和内部平衡时间τ_eq之间的比率。当τ小于τ_eq时，模型迅速向平衡态弛豫，但自旋-自旋关联函数中出现瞬态和空间振荡的贡献。另一方面，如果τ比τ_eq大得多，则系统被箝位，并且其时间演化相对于热浴的时间演化延迟。对于等待时间s使得τ << s <<τ_eq，发现了波动耗散定理不成立的准稳态。
2003-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Dynamics and Transport at the Threshold of Many-Body Localization
多体定域（MBL）系统在其内在动力学下不接近热平衡; MBL和常规热化系统形成物质的不同动力学相，由平衡统计力学崩溃的相变分开。真正的MBL只会在某些严格的条件下发生，对于完全孤立的一维系统，哈密顿量具有严格的短程相互作用，并且缺乏任何连续的非阿贝尔对称性。然而，在实践中，即使不是严格MBL的系统也可以接近MBL，其平衡速率远远低于其其他内在时间尺度;因此，在比严格MBL更广泛的系统类别中，会发生非常缓慢的弛豫。在这篇评论中，我们解决运输和动力学在这样的近MBL系统从一个统一的角度来看。我们的讨论涵盖了这类系统的各种类型：（i）在MBL-热转变的热侧的无序和准周期系统;（ii）由于对称性、相互作用范围或维数而被阻碍局域化的强烈无序系统;（iii）多组分系统，其中一些组分孤立地是MBL，而另一些不是;最后（iv）驱动系统，其动力学导致加热到无限温度的指数缓慢速率。许多这些问题的共同主题是，它们可以被理解为近似本地化的自由度耦合到一个热浴（或浴）组成的热自由度;然而，这个假定的浴本身是不平凡的，要么是小的或非常缓慢的放松。我们讨论了异常运输，发散弛豫时间，和其他签名的接近MBL在这些系统中。我们还调查了最近的理论和数值方法，已被应用于研究动态的MBL过渡的任何一方。
2019-08-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Work fluctuations and Jarzynski equality in stochastic resetting
我们考虑了一个过阻尼布朗粒子在一个势阱中的范例，它是通过一个外部协议调制，在随机重置的存在。因此，除了短程扩散运动之外，颗粒还经历间歇性的长跳跃，其将颗粒复位回到优选位置。由于调制的陷阱，工作是在系统上完成的，我们调查的统计性质的工作波动。我们发现，分布函数的工作通常，在渐近时间，收敛到一个普遍的高斯形式的任何协议，只要也更新后，每个重置事件。当观察到一个有限的时间，我们表明，该系统一般不服从Jarzynski等式连接有限时间的工作波动的自由能的差异，虽然一组有限的协议，我们确定在这里。与之形成鲜明对比的是，当协议继续发展而不被重置时，Jarzynski等式总是得到满足。我们提出了一套完全可解的模型，证明了我们的理论的验证，并进行数值模拟来说明这些发现。最后，我们已经指出了可能的现实的实现重置实验中使用所谓的工程迅速平衡。
2020-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Time-Asymmetric Fluctuation Theorem and Efficient Free Energy Estimation
本文利用时间非对称微观涨落定理，提出一种无需神经网络的自适应协议优化算法，使自由能差估计的均方误差比线性插值协议低多个数量级。
2023-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
